JP5521172B2 - 画像印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体組織を診断して、該生体組織に診断結果の画像を印刷するのに好適な画像印刷装置に関する。

生体組織を診断する装置として、組織内部の光学的情報を用いる光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ；Optical Coherence Tomography）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＯＣＴは、生体内組織をマイクロオーダで極めて高解像度に観察可能な装置である。また、従来の検査・手術用の診断装置では、被写体の表面のみを観察可能であったが、ＯＣＴは体表面下にまで到達しうる近赤外線の光源を使用することで、深部までの観察が可能である。加えて、その光源は、従来のレントゲン線（Ｘ線）のような生体に意外性がある放射線を使用しないため、厳密に非侵襲な検査を行うことができる装置である。

特開２００６−２８０４４９号公報

しかしながら、ＯＣＴにより画像診断を行っても、外科手術を行う際に、画像診断位置と手術位置とにずれが生じる場合がある。従って、生体組織を診断した位置を記録し、当該位置を表示するのに好適な画像印刷装置等が求められている。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、生体組織を診断して、該生体組織に診断結果の画像を印刷するのに好適な画像印刷装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る画像印刷装置は、
低干渉光を被検体の顔面部に照射し、該照射した低干渉光が前記被検体の顔面部で反射した反射光を測定する測定部と、
前記測定部により測定された反射光に基づいて、前記被検体の顔面部の筋線維、筋束、血管、神経、及び／又は、脂肪組織の走向及び偏位を示す画像を生成する生成部と、
インクタンクに貯蔵されたインクの液滴を前記被検体の顔面部に向けて射出して、前記生成部により生成された画像を印刷する印刷部と、を備える。

前記測定部は、スペクトルドメイン、又は、波長走査型の光コヒーレンストモグラフィを含む、ことも可能である。

前記測定部は、完全及び不完全唇顎口蓋裂、口蓋裂、口唇裂、顎裂、粘膜下口蓋裂、鼻咽腔閉鎖機能不全、筋走向、鼻腔口腔、顎骨欠損、鼻翼扁平、鼻翼基部偏位、鼻柱傾斜、鼻孔拡大、鼻尖偏位、人中稜偏位、キューピッド弓つり上がり、筋肉走向、口輪筋裂、鼻筋裂、上唇挙筋偏位、上唇鼻翼挙筋偏位、軟組織の牽引、鼻軟骨の変形、手術瘢痕、筋層走向、及び／又は、組織欠損を測定してもよい。

前記生成部は、直線法、三角弁法、四角弁法、ローテーションアドバンス法、スクーグ法、鬼塚法、フォン・ランゲンベック法、プッシュバック法、又は口蓋粘膜弁法に基づく、前記被検体の切開部位を示す画像を生成する、ことも可能である。

本発明によれば、生体組織を診断して、該生体組織に診断結果の画像を印刷することができる。

以下では、本発明の画像印刷装置の実施形態の一つについて説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。

本実施形態に係る画像印刷装置は、ＯＣＴによる診断画像を、生体表面に印刷する。

まず、ＯＣＴの測定原理について簡単に説明する。一般に光は電磁波としての性質を有するため、光を重畳させた場合に干渉するという性質を有する。干渉しやすいか干渉しにくいかの干渉性能はコヒーレンスとも呼ばれ、一般的なＯＣＴでは干渉性の低い低コヒーレンス光（低干渉性光）が利用される。

低コヒーレンス光は、横軸に時間、縦軸に電場をとった場合、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ランダムな信号となる。当該信号の各山は波連と呼ばれ、波連は一つ一つが相互に独立な位相と振幅とを持っている。このため、同じ波連同士が重なった場合は、図１（ａ）に示すように、干渉して強めあう。一方、わずかな時間遅れがあった場合は、図１（ｂ）に示すように、波連同士が打ち消しあって、光干渉が観察されなくなる。

ＯＣＴは、かかる性質を利用したものである。図２にＯＣＴの基本原理を示す。光源は、波長が７８０ｎｍ、８３０ｎｍ等の生体内へ浸入する赤外光である。図２に示すように、低干渉性光源１０から出た光をビームスプリッタ４０で二つに分割する。ビームスプリッタ４０を透過した方の光は、測定対象物（被検体）３０の表面に至り、さらに内部に浸入して、屈折率の異なる境界や散乱物があるとそこで反射、あるいは、散乱する。反射、あるいは、散乱して戻った光は、ビームスプリッタ４０で今度は反射され、物体光となって検出器５０に至る。一方、ビームスプリッタ４０を反射した方の光は、参照ミラー２０の面で反射され、ビームスプリッタ４０を今度は透過し、参照光となって先の物体光と重ね合わせの原理によって互いに干渉しながら検出器５０に至る。

このとき、物体光の経路長（ビームスプリッタ４０で分岐されてから再び出会うまでの経路の長さ）が参照光の経路長と等しくなった場合（経路長の差がゼロ）に、二つの波の間で強め合いが生じる。そのため、検出器５０が受ける光の干渉強度は、経路長の差がゼロでない場合よりも大きくなる。このような測定を参照ミラー２０の位置毎に行い、かつ、測定対象物３０を入射光軸と垂直に二次元で走査すれば、測定対象物３０の内部の層構造（屈折率の境界）を三次元的に表示することができる。

図３は、ＯＣＴにより測定した断層画像の一例を示す。ＯＣＴにより、例えば、ヒトの皮膚表面を測定すると、図３に示されるように、皮膚、脂肪、筋肉等が断層状になった画像が表示される。

つまり、ＯＣＴ測定により得られた画像から、被検体における細胞組織の欠損、接着、治癒及び形成、並びに、筋の進展及び血流等を診断することができる。

次に、本実施の形態に係る画像印刷装置の概要構成について図４及び図５を参照して説明する。画像印刷装置１００は、図４に示すように測定部１１０と、制御部１２０と、印刷部１３０等と、から構成される。以下に画像印刷装置１００の各構成要素について説明する。なお、各部の機能は互いに連関し合っているが、用途に応じて各部の採否を適宜変更することができる。

測定部１１０は、低干渉性光源１０、参照ミラー２０、ビームスプリッタ４０及び検出器５０等を備え、上述したＯＣＴの基本原理に基づいて、測定対象物３０（例えば、ヒトの顔面部、胸部等）を測定する。測定部１１０は、筋肉や脂肪の厚み、筋肉を構成する筋線維や筋束の走向・偏位、並びに、血管、神経及び脂肪組織の走向等を測定することができる。測定部１１０が備える低干渉性光源１０等の各構成要素は、例えば、光ファイバケーブルで接続されている。測定部１１０は、後述する制御部１２０によって制御され、測定を開始・終了する。

また、測定部１１０は、図５に示すように、測定プローブ１１１を備える。低干渉性光源１０から出た光は、測定プローブ１１１の先端側から測定対象物３０側に走査しながら照射される。測定対象物３０側の表面あるいは内部での反射光の一部が、測定プローブ１１１から取り込まれ、検出器５０に入射される。検出器５０が検出した反射光は、フォトダイオード等で光電変換され、アンプ等により増幅された後、復調器に入力される。復調器において、反射光の信号部分のみが抽出され、復調処理が行われる。復調信号は、Ａ／Ｄ変換器を経て、制御部１２０に入力される。

測定プローブ１１１は、図５に示すように、画像印刷装置１００の測定対象物３０との接触面を上下左右に移動、また、回転することにより、測定を行う。

測定部１１０は、一般的に公知の装置又は方法により、測定対象物３０を測定することができる。例えば、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）、フーリエドメインＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）、又は、波長走査型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）のいずれであってもよい。

測定部１１０は、例えば、完全及び不完全唇顎口蓋裂、口蓋裂、口唇裂、顎裂、粘膜下口蓋裂、鼻咽腔閉鎖機能不全、筋走向、鼻腔口腔、顎骨欠損、鼻翼扁平、鼻翼基部偏位、鼻柱傾斜、鼻孔拡大、鼻尖偏位、人中稜偏位、キューピッド弓つり上がり、筋肉走向、口輪筋裂、鼻筋裂、上唇挙筋偏位、上唇鼻翼挙筋偏位、軟組織の牽引、鼻軟骨の変形、手術瘢痕、筋層走向、及び、組織欠損を測定することができる。

制御部１２０は、演算処理部（例えば、ＣＰＵ）及び記憶部（例えば、メモリ、ハードディスク）等を備えるコンピュータであり、測定部１１０及び後述する印刷部１３０を制御する。制御部１２０は、測定プローブ１１１及び参照ミラー２０の移動・回転を制御することによって、光の入射・反射を変更しながら得られる測定部１１０からのデータを記憶する。制御部１２０は、当該データに基づいて、断層画像等を生成する。

また、制御部１２０は、生成した画像データを印刷部１３０に渡し、印刷部１３０を制御することにより測定対象物３０に当該画像を印刷する。
さらに、制御部１２０は、画像データに基づく三次元画像等を表示部に表示させることもできる。

制御部１２０は、生成した画像に基づいて、例えば、直線法、三角弁法、四角弁法、ローテーションアドバンス法、スクーグ法、鬼塚法、フォン・ランゲンベック法、プッシュバック法、口蓋粘膜弁法から選択した手術方法における切開部位を示す画像を生成することもできる。

印刷部１３０は、インクを貯蔵するインクタンク、貯蔵したインクを射出して画像を形成するインクジェットヘッド、インクタンクのインクをインクジェットヘッドへと供給するインク供給部、インクの液滴の射出を制御する射出制御部、各部に電力を供給する内蔵バッテリ等から構成される。

印刷部１３０は、制御部１２０によって制御され、インク液滴を射出しながら移動することによって、制御部１２０が生成した所定の画像を印刷する。また、印刷部１３０は、筋束、血管、神経等の走向・偏位から診断される最適な切開位置等を示す画像を測定対象物３０に印刷することもできる。

図５に示されるように、印刷部１３０の先端部にあるインクジェットヘッド１３１から前方方向にインク液滴が射出され、測定対象物３０に吹き付けられる。インクジェットヘッド１３１は、例えば、１列状に配設される。インク液滴は、制御部１２０によって制御されて射出され、測定対象物３０に付着する。インクジェットヘッド１３１は、ヒトの皮膚などの曲面に沿うように、インク液滴を射出する。

インクジェットヘッドは一般的に公知のインクジェットヘッドを用いることができる。例えば、インク供給部に連通するインク供給路の一部に光吸収発熱体を備えて、そこに光を投射して熱を発してインクを熱し、気泡を瞬間的に生じさせて、その生じた圧力波によってノズルからインク液滴を吐出する構成などである。

なお、インクタンクに貯蔵されたインクは、人体に塗布しても無害なインクである。また、当該インクの色は、任意である。

次に、本実施形態に係る画像印刷方法を、図６のフローチャートを参照して説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、画像印刷装置１００の接触面が測定対象物３０に接するように、画像印刷装置１００を配置する（ステップＳ１１）。

なお、測定対象物３０の形状、サイズによって、画像印刷装置１００の形状、サイズを変更することができる。
また、画像印刷装置１００の接触面に粘着性を持たせることにより、画像印刷装置１００と測定対象物３０とがずれないようにすることもできる。

次に、操作者からの測定を開始する入力または自動制御によって、画像印刷装置１００は、ＯＣＴ測定を開始する（ステップＳ１２）。制御部１２０は、測定プローブ１１１を上下左右方向に移動させ、また、回転させて、測定対象物３０からの反射光を制御する。また、制御部１２０は、参照ミラー２０を移動させて、入射光・反射光を変更しながら得られる測定部１１０からのデータを取得する。さらに、制御部１２０は、測定されたデータに基づいて、測定対象物３０の筋線維、筋束、血管、神経、及び、脂肪組織等の画像データを生成する。

ＯＣＴによる測定が失敗した場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、制御部１２０は、測定部１１０を制御し、再度測定を行う（ステップＳ１２）。

一方、ＯＣＴによる測定が成功した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、制御部１２０は、印刷部１３０を制御し、生成した画像データに基づく画像を測定対象物３０に印刷する（ステップＳ１４）。印刷部１３０は、図７（ｂ）に示すように、例えば、筋束の走向１３２を測定対象物３０に印刷する。

画像の印刷が終了することにより、本フローは終了する。
なお、測定対象物３０のすべての範囲をカバーできない場合には、画像印刷装置１００の配置位置を変更し、再度測定を行う。

以上説明したように、本発明によれば、ＯＣＴにより測定した画像を、ヒトの顔面部等に印刷することができる。このことにより、例えば、口唇形成手術、美容整形手術、瘢痕、ケロイド等の外科手術において、ＯＣＴの測定位置と手術位置とを一致させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

画像印刷装置１００のサイズは任意であり、使用個所（例えば、ヒトの顔面部）に合わせて、例えば、Ｕ字状、Ｖ字状等の形状とすることもできる。

また、画像印刷装置１００は、方向キー、ボタン等を有する操作部を備えることもできる。操作部を通じて、光の波長、照射時間の設定を行うことができる。

印刷部１３０は、インクジェット方式に限定されず、任意である。

印刷部１３０は、インクの色、印刷する線の幅及び種類等を変更することにより、筋束の走向・偏位、切開位置等を印刷することもできる。

ＯＣＴの測定原理を説明するための図である。 ＯＣＴの基本原理を説明するための図である。 ＯＣＴによる測定結果の一例を示す図である。 画像印刷装置の概要構成を示す説明図である。 画像印刷装置の外観の一例を示す図である。 画像印刷処理を説明するフローチャートである。 画像印刷装置の使用例を説明するための図である。

符号の説明

１０ 低干渉性光源
２０ 参照ミラー
３０ 測定対象物
４０ ビームスプリッタ
５０ 検出器
１００ 画像印刷装置
１１０ 測定部
１１１ 測定プローブ
１２０ 制御部（生成部）
１３０ 印刷部
１３１ インクジェットヘッド

Claims (4)

1. 低干渉光を被検体の顔面部に照射し、該照射した低干渉光が前記被検体の顔面部で反射した反射光を測定する測定部と、
   前記測定部により測定された反射光に基づいて、前記被検体の顔面部の筋線維、筋束、血管、神経、及び／又は、脂肪組織の走向及び偏位を示す画像を生成する生成部と、
   インクタンクに貯蔵されたインクの液滴を前記被検体の顔面部に向けて射出して、前記生成部により生成された画像を印刷する印刷部と、を備える、
   ことを特徴とする画像印刷装置。
2. 前記測定部は、スペクトルドメイン、又は、波長走査型の光コヒーレンストモグラフィを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像印刷装置。
3. 前記測定部は、完全及び不完全唇顎口蓋裂、口蓋裂、口唇裂、顎裂、粘膜下口蓋裂、鼻咽腔閉鎖機能不全、筋走向、鼻腔口腔、顎骨欠損、鼻翼扁平、鼻翼基部偏位、鼻柱傾斜、鼻孔拡大、鼻尖偏位、人中稜偏位、キューピッド弓つり上がり、筋肉走向、口輪筋裂、鼻筋裂、上唇挙筋偏位、上唇鼻翼挙筋偏位、軟組織の牽引、鼻軟骨の変形、手術瘢痕、筋層走向、及び／又は、組織欠損を測定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像印刷装置。
4. 前記生成部は、直線法、三角弁法、四角弁法、ローテーションアドバンス法、スクーグ法、鬼塚法、フォン・ランゲンベック法、プッシュバック法、又は口蓋粘膜弁法に基づく、前記被検体の切開部位を示す画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像印刷装置。